(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置において、
前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールで構成され、
前記各パワーモジュールの冷却ケースは、
平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、
前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、
前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、
これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、
前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、
前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、
前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、
前記熱緩衝構造は、スリットであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置において、
前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールで構成され、
前記各パワーモジュールの冷却ケースは、
平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、
前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、
前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、
これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、
前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、
前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、
前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、
前記熱緩衝構造は、前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部との段差接合であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された電力変換装置において、
前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とは、Ｏリングを介して組付けられていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、
前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、
前記ヘッダ部には、表面から突出していて前記封止部材と係合する係合凸部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載された電力変換装置において、
前記係合凸部には、前記ヘッダ部の平面方向に広がり前記封止部材がくわえ込む第１突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、
前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、
前記放熱部には、表面から窪んでいて前記封止部材と係合する係合凹部が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項６に記載された電力変換装置において、
前記係合凹部には、その係合凹部を塞ぐように内側に突出し前記封止部材をくわえ込む第２突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された電力変換装置において、
前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、
前記封止部材は、前記冷却ケースの端部より外側に張り出していて、
前記冷却ケースの端部には、前記放熱部の平面方向に延び前記封止部材がくわえ込む第３突片が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載された電力変換装置において、
前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、
前記第１パワーモジュール及び前記第２パワーモジュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うように、熱可塑性樹脂の第２封止部材が形成されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の何れかに記載された電力変換装置において、
前記冷却ケースは、質量％でアルミニウムが９９％以上であるアルミ材料を用いて、鍛造によって成形されたものであることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０の何れかに記載された電力変換装置において、
前記第１パワーモジュール及び前記第２パワーモジュールは、一対のダイオード及びトランジスタを三組それぞれ有し、一つのモータを駆動するインバータ回路を形成していることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１の何れかに記載された電力変換装置において、
前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールは、前記放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載された電力変換装置において、
前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールは、ハウジング及び底蓋で覆われるように組付けられていて、
前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールのうち最下段に位置する第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと前記底蓋との間には、第１弾性部材が介装され、
前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールのうち最上段に位置する第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと前記ハウジングとの間には、第２弾性部材が介装されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３に記載された電力変換装置において、
前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと、前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールとの間には、第３弾性部材が介装されていることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置に関し、特に、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとで構成され、各パワーモジュールが半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えたものである電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車等では、電力変換装置（インバータ装置）により電力変換が行われていて、電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができるように構成されている。このような電力変換装置では、近年、小型化及び軽量化が求められるとともに高出力化が求められていて、様々なものが提案されている。
【０００３】
例えば、下記特許文献１に記載された電力変換装置は、図４１に示したように、第１パワーモジュール２１０Ｌと第２パワーモジュール２１０Ｈと冷却ジャケット２９０とで構成されている。第１パワーモジュール２１０Ｌ及び第２パワーモジュール２１０Ｈは、ＩＧＢＴやダイオードである半導体素子２２０と、この半導体素子２２０に絶縁部材２３０を介して接合された銅ベース２４０と、冷媒が流入又は流出する冷却ケース２５０とを有している。
【０００４】
そして、第１パワーモジュール２１０Ｌと第２パワーモジュール２１０Ｈとが、銅ベース２４０の平面方向と直交する方向に冷却ジャケット２９０を介して組付けられていて、冷媒が、冷却ジャケット２９０と銅ベース２４０とフィン２４０ａとの間の冷媒空間ＲＫに流れるようになっている。こうして、半導体素子２２０からフィン２４０ａに伝達された熱が、冷媒の流れによって冷却されている。
【０００５】
ここで、下記特許文献１に記載された電力変換装置１Ｖでは、図４２に示したように、冷媒が流入する流入構造体ＲＣ１と冷媒が流出する流出構造体ＲＣ２とが構成されている。なお、図４２は、図４１に示した電力変換装置１ＶのＺ−Ｚ方向の断面図である。
【０００６】
図４２に示したように、流入構造体ＲＣ１では、上側の銅ベース２４０の一端部がＯリング２７１を介して上側の冷却ジャケット２９０Ｕに組付けられ、下側の銅ベース２４０の一端部がＯリング２７２を介して下側の冷却ジャケット２９０Ｄに組付けられている。また、流出構造体ＲＣ２でも、同様に、上側の銅ベース２４０の他端部がＯリング２７１を介して上側の冷却ジャケット２９０Ｕに組付けられ、下側の銅ベース２４０の他端部がＯリング２７２を介して下側の冷却ジャケット２９０Ｄに組付けられている。このように、銅ベース２４０を冷却ジャケット２９０に組付けることによって、銅ベース２４０の強度が確保されている。
【０００７】
更に、この電力変換装置１Ｖは、図４２に示したように、上側（第１パワーモジュール２１０Ｌ）の銅ベース２４０の平面方向の大きさを、下側（第２パワーモジュール２１０Ｈ）の銅ベース２４０の平面方向の大きさより、大きくすることによって、冷媒の流入部ＲＶ１の大きさと冷媒の流出部ＲＶ２の大きさとを確保している。これは、以下の理由に基づく。
【０００８】
仮に、フィン２４０ａの高さ方向（図４２の上下方向）の長さを維持しつつ、銅ベース２４０同士の平面方向の大きさを等しくする場合には、冷却ジャケット２９０Ｕ，２９０Ｄの組付けによって、流入部ＲＶ１及び流出部ＲＶ２の流路が狭くなり、圧力損失が大きくなる。また、仮に、フィン２４０ａの高さ方向の長さを大きくして、銅ベース２４０同士の平面方向の大きさを等しくする場合には、フィン２４０ａの根元部分で冷媒の流速が低下し、冷媒が滞留し易くなって、冷却性能が低下する。こうして、冷却性能の低下及び圧力損失の増加を防止しつつ、流入部ＲＶ１及び流出部ＲＶ２の流路を適切に確保するために、銅ベース２４０同士をその平面方向の大きさが異なるように構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した電力変換装置１Ｖには、以下の問題点がある。即ち、冷却ジャケット２９０Ｕ，２９０Ｄを別体として銅ベース２４０に組付け、且つ銅ベース２４０同士の平面方向の大きさを異ならせるという構造上、電力変換装置１Ｖの平面方向の大きさが大きくなる。この結果、車両搭載性が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、二つのＯリング２７１，２７２を用いて銅ベース２４０と冷却ジャケット２９０Ｕ，２９０Ｄの間をシールする必要があるため、シール構造が簡素でないという問題もある。更に、二つのＯリング２７１，２７２をそれぞれ銅ベース２４０で強固にシールする必要があり、銅ベース２４０の強度を確保するために銅ベース２４０の厚さ方向（図３９の上下方向）の長さが大きくなり、電力変換装置１Ｖの高さ方向の長さが大きくなるという問題もある。
【００１２】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、シール構造が簡素であり且つ体格（平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ）を小さくすることができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明における電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置であって、前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールで構成され、前記各パワーモジュールの冷却ケースは、平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、前記熱緩衝構造は、スリットであることを特徴とする。
【００１４】
（２）本発明における電力変換装置は、半導体素子のスイッチングにより生じた熱を冷却することができる電力変換装置であって、前記半導体素子に絶縁部材を介して接合される冷却ケースを備えた第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールで構成され、前記各パワーモジュールの冷却ケースは、平面状に延びていて表面に前記絶縁部材が接合され裏面にフィンが形成される放熱部と、前記放熱部の平面方向と直交する方向に延びていて冷媒が流入及び流出する水路部と、前記フィンを囲み冷媒が流れる空間を形成する縁部と、を有し、これら放熱部と水路部と縁部とが一体的に成形されていて、前記第１パワーモジュールと前記第２パワーモジュールとは、互いの前記フィンが対向し、且つ互いの前記縁部がシールされた状態で組付けられていること、前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とが溶接されていること、前記縁部には、その外表面から内部に向けて溶接による熱を伝わり難くする熱緩衝構造が形成されていること、前記熱緩衝構造は、前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部との段差接合であることを特徴とする。
【００１５】
（３）（１）または（２）に記載された電力変換装置において、前記第１パワーモジュールの縁部と前記第２パワーモジュールの縁部とは、Ｏリングを介して組付けられていることが好ましい。
【００１９】
（４）（１）乃至（３）の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、前記ヘッダ部には、表面から突出していて前記封止部材と係合する係合凸部が形成されていることが好ましい。
【００２０】
（５）（４）に記載された電力変換装置において、前記係合凸部には、前記ヘッダ部の平面方向に広がり前記封止部材がくわえ込む第１突片が形成されていることが好ましい。
【００２１】
（６）（１）乃至（３）の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、前記放熱部から連続的に平面状に延びていて前記フィンが形成されていないヘッダ部を有し、前記放熱部及び前記ヘッダ部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成されていて、前記放熱部には、表面から窪んでいて前記封止部材と係合する係合凹部が形成されていることが好ましい。
【００２２】
（７）（６）に記載された電力変換装置において、前記係合凹部には、その係合凹部を塞ぐように内側に突出し前記封止部材をくわえ込む第２突片が形成されていることが好ましい。
【００２３】
（８）（１）乃至（３）の何れかに記載された電力変換装置において、前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、前記封止部材は、前記冷却ケースの端部より外側に張り出していて、前記冷却ケースの端部には、前記放熱部の平面方向に延び前記封止部材がくわえ込む第３突片が形成されていることが好ましい。
【００２４】
（９）（１）乃至（３）の何れかに記載された電力変換装置において、前記放熱部の表面には、前記半導体素子を覆うように熱硬化性樹脂の封止部材が形成され、前記第１パワーモジュール及び前記第２パワーモジュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うように、熱可塑性樹脂の第２封止部材が形成されていることが好ましい。
【００２５】
（１０）（１）乃至（９）の何れかに記載された電力変換装置において、前記冷却ケースは、質量％でアルミニウムが９９％以上であるアルミ材料を用いて、鍛造によって成形されたものであることが好ましい。
【００２６】
（１１）（１）乃至（１０）の何れかに記載された電力変換装置において、前記第１パワーモジュール及び前記第２パワーモジュールは、一対のダイオード及びトランジスタを三組それぞれ有し、一つのモータを駆動するインバータ回路を形成していることが好ましい。
【００２７】
（１２）（１）乃至（１１）の何れかに記載された電力変換装置において、前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールは、前記放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されていることが好ましい。
【００２８】
（１３）（１２）に記載された電力変換装置において、前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールは、ハウジング及び底蓋で覆われるように組付けられていて、前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールのうち最下段に位置する第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと前記底蓋との間には、第１弾性部材が介装され、前記複数個積層された第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールのうち最上段に位置する第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと前記ハウジングとの間には、第２弾性部材が介装されていることが好ましい。
【００２９】
（１４）（１２）又は（１３）に記載された電力変換装置において、前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールと、前記組付けられた一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールとの間には、第３弾性部材が介装されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明における電力変換装置の作用効果について説明する。
上記構成（１）では、電力変換装置が、冷却ケースを備えた第１パワーモジュールと第２パワーモジュールの二部品で構成されている。そして、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとは、互いのフィンが対向し、且つ互いの縁部がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケースでは、放熱部と水路部と縁部とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、フィンの長さを適切に設定できるようになっているため、冷却ケースの体格（平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ）を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケースの体格を小さくして電力変換装置を構成することができる。
また、縁部同士を溶接することによって、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとの接合強度を十分確保することができる。
また、例えば、溶接による熱がＯリングに伝わってＯリングが破損する、溶融した冷却ケースの母材がＯリングを組付ける組付け溝に浸入する等、溶接による不具合を熱緩衝構造によって生じ難くすることができる。
また、熱緩衝構造をスリットとして構成するため、熱緩衝構造を容易に構成することができる。
【００３１】
上記構成（２）では、電力変換装置が、冷却ケースを備えた第１パワーモジュールと第２パワーモジュールの二部品で構成されている。そして、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとは、互いのフィンが対向し、且つ互いの縁部がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケースでは、放熱部と水路部と縁部とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、フィンの長さを適切に設定できるようになっているため、冷却ケースの体格（平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ）を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケースの体格を小さくして電力変換装置を構成することができる。
また、縁部同士を溶接することによって、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとの接合強度を十分確保することができる。
また、例えば、溶接による熱がＯリングに伝わってＯリングが破損する、溶融した冷却ケースの母材がＯリングを組付ける組付け溝に浸入する等、溶接による不具合を熱緩衝構造によって生じ難くすることができる。
また、熱緩衝構造を縁部同士の段差接合として構成するため、熱緩衝構造を容易に構成することができる。
【００３２】
上記構成（３）では、Ｏリングを用いて第１パワーモジュールの縁部と第２パワーモジュールの縁部とを組付けることで、冷媒が漏れない液密構造を容易に形成することができる。
【００３６】
上記構成（４）では、ヘッダ部の表面から突出する係合凸部と封止部材とが係合するため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を大きくすることができる。更に、放熱部の裏面にフィンを形成するのに対して、ヘッダ部の表面に係合凸部を形成するため、放熱部及びヘッダ部での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、裏面にフィンが形成されないヘッダ部の表面に係合凸部を形成することで、ヘッダ部の肉厚と放熱部の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケースを鍛造によって成形し易くなる。
【００３７】
上記構成（５）では、封止樹脂が係合凸部に形成された第１突片をくわえ込むため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。
【００３８】
上記構成（６）では、放熱部の表面から窪んでいる係合凹部と封止樹脂とが係合するため、封止部材と冷却ケースとの接合強度を大きくすることができる。更に、放熱部の裏面にフィンを形成し、且つ放熱部の表面に係合凹部を形成するため、放熱部及びヘッダ部での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、フィンを形成することによって生じる放熱部の肉厚の増加を、係合凹部を形成することによって抑えることができ、ヘッダ部の肉厚と放熱部の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケースを鍛造によって成形し易くなる。
【００３９】
上記構成（７）では、封止樹脂を係合凹部に形成された第２突片がくわえ込むため、封止樹脂と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。
【００４０】
上記構成（８）では、封止樹脂が冷却ケースの端部に形成された第３突片をくわえ込むため、封止樹脂と冷却ケースとの接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケースに必要とされる剛性を確保し易くすることができる。
【００４１】
上記した構成（９）では、熱可塑性樹脂の第２封止部材が、第１パワーモジュール及び第２パワーもシュールの封止部材全体と縁部全体とを覆うため、第１パワーモジュールと第２パワーモジュールとの接合強度を大きくすることができ、冷媒の漏れを防止することができる。
【００４２】
上記構成（１０）では、純度が大きいアルミ材料を鍛造することで、所望の形状が得られる。また、アルミ材料の純度が大きいため、冷却ケースの熱伝達率が向上して、冷却性能が良くなる。更に、アルミ材料に含まれる不純物が極めて少ないため、レーザ溶接しても、不純物が突沸してブローホールを形成することがない。
【００４３】
上記構成（１１）では、ローサイド回路のうち、冷媒の下流側に配置される半導体素子が最も高温になる。このため、この半導体素子に内蔵される温度センサーを観察することで、６つの各半導体素子の異常過熱を防止できる。言い換えると、残りの半導体素子（ローサイド回路のうち冷媒の下流側に配置される半導体素子以外の半導体素子）に内蔵される温度センサーを省くことができる。
【００４４】
上記構成（１２）では、予め組付けられた状態である一対の第１パワーモジュール及び第２パワーモジュールが、放熱部の平面方向と直交する方向に複数個積層されるため、フィンに向かって流れる冷媒空間のシールと、冷媒が流入又は流出する水路のシールとを独立させることができる。このため、水路をシールする際の加圧力を小さくすることができる。従って、冷却ケースに必要とされる強度が小さくなり、冷却ケースを小型化できる。
【００４５】
上記構成（１３）では、ハウジング、底蓋、第１弾性部材、第２弾性部材で電力変換装置（冷却ケース）全体を補強することができ、冷媒の漏れを防止することができる。更に、底蓋、ハウジングに作用する衝撃を第１弾性部材、第２弾性部材で吸収することができ、電力変換装置を衝撃に強い構造にすることができる。
【００４６】
上記構成（１４）では、組付けられたパワーモジュール同士の間に生じる隙間を第３弾性部材で埋めることで、電力変換装置全体を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。
【図２】（Ａ）第１パワーモジュールの平面図である。（Ｂ）第１パワーモジュールの右半分を破断したときの部分断面図である。（Ｃ）第１パワーモジュールの背面図である。
【図３】（Ａ）第２パワーモジュールの平面図である。（Ｂ）第２パワーモジュールの右半分を破断したときの部分断面図である。（Ｃ）第２パワーモジュールの背面図である。
【図４】電力変換装置のインバータ回路を示した図である。
【図５】（Ａ）半導体素子が半田付けされる前の状態を示した図である。（Ｂ）半導体素子が半田付けされた後の状態を示した図である。
【図６】（Ａ）絶縁部材が冷却ケースの上面に配置された状態を示した図である。（Ｂ）絶縁状態が冷却ケースの上面に熱圧着される状態を示した図である。
【図７】半導体素子ユニットと冷却ケースとがトランスファーモールド成形機の中に配置された状態を示した図である。
【図８】上金型と下金型との間に樹脂が流し込まれた状態を示した図である。
【図９】成形物がトランスファーモールド成形機から取り出された状態を示した図である。
【図１０】互いの縁部が溶接される部分を示した図である。
【図１１】（Ａ）図１０のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。（Ｂ）熱緩衝構造が縁部の肉厚部分である場合の図１１（Ａ）相当の図である。（Ｃ）熱緩衝構造が縁部同士の段差接合である場合の図１１（Ａ）相当の図である。
【図１２】比較品として構成された電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。
【図１３】図１２に示した電力変換装置の分解図である。
【図１４】図１２に示したフィン間隔壁を取り除いた電力変換装置を示した図１２相当の図である。
【図１５】図１２に示したフィン間隔壁を取り除き、且つピンフィンの長さを大きくした電力変換装置を示した図１２相当の図である。
【図１６】図１２に示した冷却ケースの高さ方向の長さを小さくした電力変換装置を示した図１２相当の図である。
【図１７】（Ａ）本実施形態のパワーモジュールの背面図である。（Ｂ）図１７（Ａ）に示した放熱部及び封止樹脂の側面図である。（Ｃ）図１７（Ｂ）に示した放熱部と封止樹脂との接着界面に作用する応力分布を示した図である。
【図１８】（Ａ）放熱部の裏面にストレートフィンを形成した場合のパワーモジュールの背面図である。（Ｂ）図１８（Ａ）に示した放熱部及び封止樹脂の側面図である。（Ｃ）図１８（Ｂ）に示した放熱部と封止樹脂との接着界面に作用する応力分布を示した図である。
【図１９】アルミ材料の純度と成形法とを変えて冷却ケースを成形した場合に、形状と冷却性能とレーザ溶接と超音波探傷との結果を比較した表である。
【図２０】パワーモジュールに対して超音波探傷の検査をしている状態を示した図である。
【図２１】第２実施形態におけるパワーモジュールを部分的に拡大した断面図である。
【図２２】（Ａ）図２１に示したリブの形状の第１例を示した斜視図である。（Ｂ）図２１に示したリブの形状の第２例を示した斜視図である。
【図２３】（Ａ）リブが押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。（Ｂ）リブが押圧ピンで押圧された状態を示した図である。
【図２４】第３実施形態におけるパワーモジュールを部分的に拡大した断面図である。
【図２５】図２４に示した凹溝の形状の第１例を示した斜視図である。（Ｂ）図２４に示した凹溝の形状の第２例を示した斜視図である。
【図２６】（Ａ）凹溝が押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。（Ｂ）凹溝が押圧ピンで押圧された状態を示した図である。
【図２７】第４実施形態の電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。
【図２８】図２７に示した電力変換装置の分解図である。
【図２９】比較品として構成された電力変換装置の右半分を破断したときの部分断面図である。
【図３０】図２９に示した電力変換装置の分解図である。
【図３１】（Ａ）図２９に示した電力変換装置におけるＯリングの加圧面積を示した概略図である。（Ｂ）図２７に示した電力変換装置におけるＯリングの加圧面積を示した概略図である。
【図３２】図２７に示した電力変換装置の一部を拡大した図である。
【図３３】図２７に示した電力変換装置の制御端子と制御基板とが接続された状態を示した図である。
【図３４】図３３に示したＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図３５】変形実施形態の電力変換装置において、クリップでパワーモジュールの縁部同士を挟みこんだ状態を示した図である。
【図３６】変形実施形態の電力変換装置において、パワーモジュールの縁部全体及び封止樹脂全体を覆うように、封止樹脂で鋳包んだ状態を示した図である。
【図３７】変形実施形態のリブにおいて、（Ａ）リブが押圧ピンで押圧される前の状態を示した図である。（Ｂ）リブが押圧ピンで押圧された状態を示した図である。
【図３８】変形実施形態のパワーモジュールにおいて、ヘッダ部の裏面に整流リブが形成されている状態を示した図である。
【図３９】変形実施形態の電力変換装置において、封止樹脂と底蓋との間に弾性部材が介装されるとともに、封止樹脂とハウジングとの間に弾性部材が介装されている状態を示した図である。
【図４０】（Ａ）変形実施形態の電力変換装置において、封止樹脂が冷却ケースの端部より外側に張り出している状態を示した図である。（Ｂ）図４０（Ａ）のＪ−Ｊ線に沿った断面図である。
【図４１】従来の電力変換装置の断面図である。
【図４２】図４１に示したＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
＜第１実施形態＞
本発明に係る電力変換装置について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、電力変換装置１の右半分を破断したときの部分断面図である。この電力変換装置１は、ローサイド側パワーモジュール１０Ｌ（以下、単に「パワーモジュール１０Ｌ」と呼ぶ）と、ハイサイド側パワーモジュール１０Ｈ（以下、単に「パワーモジュール１０Ｈ」と呼ぶ）との二部品で構成されている。このパワーモジュール１０Ｌが本発明の第１パワーモジュールに相当し、パワーモジュール１０Ｈが本発明の第２パワーモジュールに相当する。
【００４９】
パワーモジュール１０Ｌは、図１の左右方向に対称的な構造であり、半導体素子２０と絶縁部材３０と封止樹脂４０と冷却ケース５０とを有している。ここで、図２（Ａ）は、パワーモジュール１０Ｌの平面図であり、図２（Ｂ）は、パワーモジュール１０Ｌの右半分を破断したときの部分断面図であり、図２（Ｃ）は、パワーモジュール１０Ｌの背面図である。
【００５０】
半導体素子２０は、インバータ回路を構成する電子部品であり、スイッチングにより発熱する発熱体である。図１及び図２に示したように、半導体素子２０の下面は、半田付けによってコレクタ電極２１の上面に接合され、半導体素子２０の上面は、半田付けによってエミッタ電極２２の下面に接合されている。図２（Ａ）（Ｃ）に示したように、半導体素子２０は制御端子７１に接続されていて、エミッタ電極２２はパワー端子７２に接続されている。半導体素子２０は、具体的にはＩＧＢＴ２０Ａ、ダイオード２０Ｂであり、このパワーモジュール１０Ｌには、一対のＩＧＢＴ２０Ａ及びダイオード２０Ｂが三組搭載されている。
【００５１】
絶縁部材３０は、半導体素子２０と冷却ケース５０とを電気的に絶縁状態にするものである。絶縁部材３０は、具体的には、熱伝導率の良い絶縁性の無機フィラー等を配合して熱伝導率を改善したシート状のエポキシ樹脂である。絶縁部材３０の上面は、コレクタ電極２１の下面に熱圧着されていて、絶縁部材３０の下面は、冷却ケース５０の上面に熱圧着されている。
【００５２】
封止樹脂４０は、半導体素子２０に作用する外力を軽減するためのものである。封止樹脂４０は、例えば熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂である。この封止樹脂４０が本発明の封止部材に相当する。封止樹脂４０は、冷却ケース５０の上面から絶縁部材３０とコレクタ電極２１と半導体素子２０とエミッタ電極２２とを覆うように形成されている。
【００５３】
冷却ケース５０は、冷媒６０が流動するためのケースであり、図２（Ｂ）に示したように、下側が開口した略直方体形状である。この冷却ケース５０は、熱伝導率の良いアルミニウムで構成されていて、放熱部５１と、ヘッダ部５２と、流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂと、縁部５４とを有している。
【００５４】
放熱部５１は、平面状に延びていて、表面（上面）５１ａに絶縁部材３０が接合され、裏面（下面）５１ｂに複数のピンフィン５１ｃが形成されている。各ピンフィン５１ｃは、円柱状に形成されていて、格子状に配置されている。ヘッダ部５２は放熱部５１から連続的に平面状に延びていて、ヘッダ部５２にはピンフィン５１ｃが形成されていない。
【００５５】
流入水路部５３Ａは、冷媒６０が流入する部分であり、段付円筒状に形成されていて、放熱部５１の平面方向と直交する方向に延びている。この流入水路部５３Ａの段部５３ａに、Ｏリング７３が組付けられるようになっている。また、流出水路部５３Ｂは、冷媒６０が流出する部分であり、段付円筒状に形成されていて、放熱部５１の平面方向と直交する方向に延びている。この流出水路部５３Ｂの段部５３ｂに、Ｏリング７４が組付けられるようになっている。
【００５６】
縁部５４は、環状の枠であり、ピンフィン５１ｃを囲んでいて、冷媒６０が流れる冷媒空間ＲＫを形成している。この冷媒空間ＲＫを流れる冷媒６０がピンフィン５１ｃに当接することで、半導体素子２０からピンフィン５１ｃに伝わる熱が効率的に冷却される。また、縁部５４は、図２（Ｃ）に示したように、Ｏリング７５を組付けるための環状の組付け溝５４ａを有し、図２（Ａ）（Ｃ）に示したように、四隅に固定ピン７６（図１参照）を挿通するための挿通孔５４ｂを４個有している。
【００５７】
上述した放熱部５１とヘッダ部５２と流入水路部５３Ａと流出水路部５３Ｂと縁部５４とは、鍛造によって一体的に成形されている。ここで、図３（Ａ）は、パワーモジュール１０Ｈの平面図であり、図３（Ｂ）は、パワーモジュール１０Ｈの右半分を破断したときの部分断面図であり、図３（Ｃ）は、パワーモジュール１０Ｈの背面図である。
【００５８】
パワーモジュール１０Ｈは、図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示したように、上記したパワーモジュール１０Ｌと同様、半導体素子２０、絶縁部材３０、封止樹脂４０、冷却ケース５０（放熱部５１，ヘッダ部５２，流入水路部５３Ａ，流出水路部５３Ｂ，縁部５４）を有している。このため、同一構造については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
図３（Ｂ）に示したように、パワーモジュール１０Ｈの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂの形状は、パワーモジュール１０Ｌの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂの形状（図２（Ｂ）参照）と少し異なっている。パワーモジュール１０Ｈの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂは、内部にパワーモジュール１０Ｌの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂを嵌合できるように、段付円筒状の嵌合孔ＫＧを有している。なお、パワーモジュール１０Ｌの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂには、Ｏリングが組付けられていない。
【００６０】
パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとは、互いのピンフィン５１ｃが対向するように組付けられている。具体的には、図１に示したように、Ｏリング７５が各縁部５４の組付け溝５４ａに組付けられ、固定ピン７６がパワーモジュール１０Ｌの上側から各縁部５４の４個の挿通孔５４ｂに挿通され、固定ピン７６の先端がカシメられている。
【００６１】
こうして、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとは、互いのピンフィン５１ｃが当接し、且つ互いの縁部５４がシールされた状態で組付けられている。また、Ｏリング７５を用いてパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４同士が組付けられ、冷媒６０が漏れない液密構造が容易に形成されている。そして、冷媒６０が、流入水路部５３Ａから流入し、冷媒空間ＲＫで図１の矢印で示した方向（図１の左方向）に流れ、流出水路部５３Ｂへ流出するようになっている。なお、互いのピンフィン５１ｃの先端は、当接している状態で対向しているが、当接していない状態で対向していても良い。
【００６２】
ここで、図４は、電力変換装置１のインバータ回路を示した図である。図４では、パワーモジュール１０Ｌが構成するローサイド回路が、一点鎖線ＬＳとして示されている。このローサイド回路ＬＳでは、半導体素子２０である一対のＩＧＢＴ２０Ａとダイオード２０Ｂとが三組並列して配置されている。この図４では、冷媒空間ＲＫで流れる冷媒６０の上流側（図１の右側），中流側（図１の中央），下流側（図１の左側）に配置されたＩＧＢＴ２０Ａ及びダイオード２０Ｂを、順にＩＧＢＴ２０Ａ１及びダイオード２０Ｂ１，ＩＧＢＴ２０Ａ２及びダイオード２０Ｂ２，ＩＧＢＴ２０Ａ３及びダイオード２０Ｂ３として、示すことにする。
【００６３】
また、パワーモジュール１０Ｈが構成するハイサイド回路が、一点鎖線ＨＳとして示されている。このハイサイド回路ＨＳでは、一対のＩＧＢＴ２０Ａとダイオード２０Ｂとが三組並列して配置されている。図４では、冷媒空間ＲＫで流れる冷媒６０の上流側（図１の右側），中流側（図１の中央），下流側（図１の左側）に配置されたＩＧＢＴ２０Ａ及びダイオード２０Ｂを、順にＩＧＢＴ２０Ａ１及びダイオード２０Ｂ１，ＩＧＢＴ２０Ａ２及びダイオード２０Ｂ２，ＩＧＢＴ２０Ａ３及びダイオード２０Ｂ３として、示すことにする。
【００６４】
そして、ローサイド回路ＬＳのＩＧＢＴ２０Ａ１及びダイオード２０Ｂ１（以下、「上流側半導体素子ＬＳ１」と呼ぶ）と、ハイサイド回路ＨＳのＩＧＢＴ２０Ａ１及びダイオード２０Ｂ１（以下、「上流側半導体素子ＨＳ１」と呼ぶ）との間に、Ｗ相電極Ｗ１が接続されている。また、ローサイド回路ＬＳのＩＧＢＴ２０Ａ２及びダイオード２０Ｂ２（以下、「中流側半導体素子ＬＳ２」と呼ぶ）と、ハイサイド回路ＨＳのＩＧＢＴ２０Ａ２及びダイオード２０Ｂ２（以下、「中流側半導体素子ＨＳ２」と呼ぶ）との間に、Ｖ相電極Ｖ１が接続されている。
【００６５】
また、ローサイド回路ＬＳのＩＧＢＴ２０Ａ３及びダイオード２０Ｂ３（以下、「下流側半導体素子ＬＳ３」と呼ぶ）と、ハイサイド回路ＨＳのＩＧＢＴ２０Ａ３及びダイオード２０Ｂ３（以下、「下流側半導体素子ＨＳ３」と呼ぶ）との間に、Ｕ相電極Ｕ１が接続されている。これらＵ相電極Ｕ１，Ｖ相電極Ｖ１，Ｗ相電極Ｗ１は、一つの三相交流モータ（図示省略）に接続されている。こうして、６組のＩＧＢＴ２０Ａ及びダイオード２０Ｂを搭載する電力変換装置１は、一つの三相交流モータを駆動するインバータ回路を構成している。
【００６６】
上述したようにインバータ回路を構成する電力変換装置１の作用効果について説明する。ローサイド回路ＬＳにおいて、上流側半導体素子ＬＳ１，中流側半導体素子ＬＳ２，下流側半導体素子ＬＳ３は、同じ三相交流モータを駆動するため、同じ負荷が作用する。このため、通電電流による発熱も全て同じになる。しかし、冷媒６０は、冷媒空間ＲＫの上流側から下流側に向かって半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３の発熱により徐々に温められるので、下流側半導体素子ＬＳ３は、上流側半導体素子ＬＳ１に比べて冷媒６０によって冷やされ難い。即ち、下流側半導体素子ＬＳ３は、上流側半導体素子ＬＳ１に比べて温かくなる。
【００６７】
従って、ローサイド回路ＬＳにおいて、下流側半導体素子ＬＳ３に内蔵された温度センサーを観察することで、各半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３に内蔵された温度センサーを観察することなく、各半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３の異常過熱を防止できる。言い換えると、上流側半導体素子ＬＳ１，中流側半導体素子ＬＳ２に内蔵される温度センサーを省くことができる。
【００６８】
上記した作用効果は、ローサイド回路ＬＳに異なる三相交流モータを駆動する半導体素子が含まれている場合には、得ることができない。また、ローサイド回路を構成する一つの半導体素子と、ハイサイド回路を構成する一つの半導体素子とを含むパワーモジュール（２ｉｎ１タイプのパワーモジュール）を三段構成することによって、一つの三相交流モータを駆動する場合には、各半導体素子を冷却する効果がほぼ均等になってしまう。一方で、各半導体素子等の特性のばらつきによる発熱量の違いの影響が相対的に大きくなってしまい、構造的にどの部位の半導体素子の温度が常に高いという規則性がなくなり、上記した作用を得ることができない。
【００６９】
即ち、上記した作用効果を得ることができるのは、ローサイド回路ＬＳが３つの半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３（三組のＩＧＢＴ２０Ａ及びダイオード２０Ｂ）で構成されて、一つのパワーモジュールがこれら３つの半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３を含む場合（３ｉｎ１タイプのパワーモジュールである場合）だけである。
【００７０】
上記したローサイド回路ＬＳにおける作用効果は、ハイサイド回路ＨＳにおける作用効果についても同様に言える。ここで、一つの三相交流モータを駆動するローサイド回路ＬＳとハイサイド回路ＨＳとを比較した場合、ゲート回路の特性上、必ずローサイド回路ＬＳに作用するゲート電圧が僅かに高くなり、ローサイド回路ＬＳに流れる電流が僅かに大きい。
【００７１】
このため、ローサイド回路ＬＳの下流側半導体素子ＬＳ３の温度は、ハイサイド回路ＨＳの下流側半導体素子ＨＳ３の温度より、高くなる。従って、ローサイド回路ＬＳの下流側半導体素子ＬＳ３に内蔵された温度センサーを観察することで、６つの各半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３の異常加熱を防止できる。言い換えると、残りの半導体素子ＬＳ１，ＬＳ２，ＨＳ１，ＨＳ２，ＨＳ３に内蔵される温度センサーを省くことができる。
【００７２】
次に、上記した電力変換装置１を構成する各部材の組付け手順について、図５〜図９を用いて説明する。図５（Ａ）は、半導体素子２０が半田付けされる前の状態を示した図であり、図５（Ｂ）は、半導体素子２０が半田付けされた後の状態を示した図である。図５（Ａ）に示したように、先ず、半導体素子２０とコレクタ電極２１との間に半田箔２３を配置するとともに、半導体素子２０とエミッタ電極２２との間に半田箔２４を配置する。次いで、炉内で半田箔２３，２４を溶融させることによって、図５（Ｂ）に示したように、半導体素子２０の下面とコレクタ電極２１の上面とを半田付けするとともに、半導体素子２０の上面とエミッタ電極２２の下面とを半田付けする。こうして、半導体素子ユニット２０Ｕを成形する。
【００７３】
また、上述した放熱部５１、ヘッダ部５２、流入水路部５３Ａ、流出水路部５３Ｂ、縁部５４を有する冷却ケース５０を、鍛造によって予め成形しておく。ここで、図６（Ａ）は、絶縁部材３０が冷却ケース５０の上面に配置された状態を示した図である。図６（Ｂ）は、絶縁部材３０が冷却ケース５０の上面に熱圧着される状態を示した図である。図６（Ａ）に示したように、絶縁部材３０を配置した後に、図６（Ｂ）に示したように、ヒートプレスＨＰを用いて絶縁部材３０を冷却ケース５０に向けて押圧する。これにより、絶縁部材３０が熱圧着され、絶縁部材３０の下面と冷却ケース５０の上面とが仮接合される。
【００７４】
続いて、図７、図８、図９は、トランスファーモールド成形機ＴＦを用いて封止樹脂４０を成形する工程を示した図である。先ず、図７に示したように、半導体素子ユニット２０Ｕと冷却ケース５０とをトランスファーモールド成形機ＴＦの中に配置する。このとき、コレクタ電極２１の下面を絶縁部材３０の上面に配置する。
【００７５】
次に、図８に示したように、トランスファーモールド成形機ＴＦの上金型ＴＦ１と下金型ＴＦ２とによって冷却ケース５０を挟み、樹脂を流し込む空間ＺＲを形成する。そして、液状の封止樹脂４０が空間ＺＲに流し込まれ、絶縁部材３０は、封止樹脂４０の温度で加熱されるとともに、封止樹脂４０の注入圧力によって加圧される。更に、絶縁部材３０は、上金型ＴＦ１及び下金型ＴＦ２の温度によっても加熱される。その後、エポキシ樹脂で構成された封止樹脂４０では架橋反応が進み、絶縁部材３０の下面と冷却ケース５０の上面とが強固に接着するとともに、コレクタ電極２１の下面と絶縁部材３０の上面とが強固に接着する。
【００７６】
最後に、図９に示したように、成形物をトランスファーモールド成形機ＴＦから取り出す。こうして、半導体素子ユニット２０Ｕと冷却ケース５０とが接合されたパワーモジュール１０Ｌが成形される。なお、パワーモジュール１０Ｈも、パワーモジュール１０Ｌと同様に成形する。そして、上述したように、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとを、互いのピンフィン５１ｃが対向し、且つ互いの縁部５４がシールされた状態で組付けて、電力変換装置１を製造する。
【００７７】
ところで、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとは、上述したように、固定ピン７６が各縁部５４の４個の挿通孔５４ｂに挿通され、固定ピン７６の先端がカシメられることによって、接合されている。通常、この固定ピン７６による接合で、接合強度を十分得ることができる。しかしながら、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの体格、冷媒６０の圧力、Ｏリング７５の反力によって、この固定ピン７６による接合だけでは、接合強度が足りなくて、縁部５４から冷媒６０が漏れるおそれがある。このため、本実施形態では、パワーモジュール１０Ｌの縁部５４とパワーモジュール１０Ｈの縁部５４とが、溶接されるようになっている。
【００７８】
図１０は、互いの縁部５４が溶接される部分を示した図である。本実施形態では、図１０の一点鎖線で示した部分ＩＳで、互いの縁部５４がレーザ溶接によって接合されている。これにより、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈ同士の接合を補強することができ、十分大きな接合強度を得ることができる。なお、本実施形態では、レーザ溶接を例示したが、溶接方法は、レーザ溶接以外（例えば、ＭＩＧ，ＭＡＧ，ＴＩＧ，プラズマ溶接等）であっても良い。ここで、図１１（Ａ）は、図１０のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００７９】
本実施形態では、図１１（Ａ）に示したように、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４の外表面５４ｃと、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの組付け溝５４ａとの間に、スリットＳＲが形成されている。スリットＳＲは、縁部５４の外表面５４ｃから内部に向けて溶接による熱を伝わり難くするものである。このスリットＳＲが、本発明の熱緩衝構造に相当する。
【００８０】
スリットＳＲは、縁部５４全周に環状になるように形成されている。但し、スリットＳＲは、レーザ溶接される部分（図１０の一点鎖線で示した部分ＩＳ）に対応して、縁部５４に複数個部分的に形成されていても良い。このスリットＳＲの中には空気の断熱層が形成されていて、この断熱層の熱伝達率はアルミニウムで構成された冷却ケース５０の熱伝達率より十分小さい。このため、レーザの熱線がＯリング７５に伝わり難くなる。また、溶融した冷却ケース５０の母材が組付け溝５４ａへ侵入することを防止できる。こうして、縁部５４の外表面５４ｃから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Ｏリング７５の破損を防止できる。
【００８１】
ここで、本実施形態では、図１１（Ａ）に示したように、熱緩衝構造がスリットＳＲであるが、図１１（Ｂ）に示した変形実施形態のように、熱緩衝構造が縁部５４の肉厚部分ＮＡであっても良い。この肉厚部分ＮＡは、縁部５４の外表面５４ｃと組付け溝５４ａとの間の距離Ｎ１が１．５ｍｍ以上になるように、構成されている。この肉厚部分ＮＡによって、縁部５４の熱容量が増加して熱が伝わり難くなるとともに、熱拡散効果が生じる。こうして、縁部５４の外表面５４ｃから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Ｏリング７５の破損を防止できる。
【００８２】
また、図１１（Ｃ）に示した変形実施形態のように、熱緩衝構造が縁部５４の段差接合（迷路構造）ＤＳであっても良い。この段差接合ＤＳは、縁部５４同士が外表面５４ｃと組付け溝５４ａとの間でクランク状に接合することによって、構成されている。即ち、縁部５４同士が平面状に接合されていない。これにより、レーザの熱線がＯリング７５に伝わり難くなるとともに、溶融した冷却ケース５０の母材が組付け溝５４ａへ侵入し難くなる。こうして、縁部５４の外表面５４ｃから内部に向けて溶接による熱が伝わり難くなり、Ｏリング７５の破損を防止できる。
【００８３】
次に、本実施形態の電力変換装置１の利点を説明する前に、比較品として構成された電力変換装置１Ｗについて説明する。図１２は、電力変換装置１Ｗの右半分を破断したときの部分断面図である。図１３は、図１２に示した電力変換装置１Ｗの分解図である。この電力変換装置１Ｗは、図１２に示したように、ローサイド側パワーカード１１０Ｌ（以下、単に「パワーカード１１０Ｌ」と呼ぶ）と、ハイサイド側パワーカード１１０Ｈ（以下、単に「パワーカード１１０Ｈと呼ぶ」）と、冷却ケース１９０との三部品で構成されている。
【００８４】
パワーカード１１０Ｌは、半導体素子１２０と絶縁部材１３０と封止樹脂１４０とヒートシンク１５０とを有している。半導体素子１２０，絶縁部材１３０，封止樹脂１４０は、上記した半導体素子２０，絶縁部材３０，封止樹脂４０と同様であるため、その説明を省略する。ヒートシンク１５０は、平板状に形成されていて、裏面に複数のピンフィン１５０ａを有している。パワーカード１１０Ｈは、パワーカード１１０Ｌと同様の構成であるため、その説明を省略する。
【００８５】
冷却ケース１９０は、図１２及び図１３に示したように、冷媒１６０が流れる流路を形成するためのケースである。この冷却ケース１９０は、略直方体形状の本体部１９１と、この本体部１９１の平面方向と直交する方向に延びる略円筒状の流入水路部１９２Ａ及び流出水路部１９２Ｂと、本体部１９１と流入水路部１９２Ａ及び流出水路部１９２Ｂとの間に配置されるヘッダ部１９３とを有している。本体部１９１は、上側にパワーカード１１０Ｌのピンフィン１５０ａを組付けるための開口１９１ａを有し、下側にパワーカード１１０Ｈのピンフィン１５０ａを組付けるための開口１９１ｂを有している。
【００８６】
本体部１９１及びヘッダ部１９３には、冷媒１６０が流れる直方体形状の流路孔ＲＡが形成されている。ヘッダ部１９３は、上側にＯリング１９４を組付けるための凹溝１９３ａを有し、下側にＯリング１９５を組付けるための凹溝１９３ｂを有している。Ｏリング１９４，１９５は、パワーカード１１０Ｌ，１１０Ｈのヒートシンク１５０の端部をシールするためのものである。流入水路部１９２Ａ及び流出水路部１９２Ｂは、それぞれＯリング１９６を組付けるための段部１９２ａ，１９２ｂを有している。
【００８７】
ところで、図１２に示した電力変換装置１Ｗでは、冷却ケース１９０の流路孔ＲＡに、フィン間隔壁１９７が設けられている。これは、以下の理由に基づく。先ず、図１４に示したように、図１２に示した電力変換装置１Ｗからフィン間隔壁１９７を取り除いた電力変換装置１Ｘについて考える。この電力変換装置１Ｘでは、冷媒１６０が図１４の一点鎖線で示した中央部分ＣＯで流れ易く、図１４の一点鎖線で示したピンフィン１５０ａの近傍ＦＳで流れ難い。このため、冷媒１６０がピンフィン１５０ａの近傍ＦＳで淀み、ピンフィン１５０ａと冷媒１６０との間で熱交換が適切に行われず、冷却性能が低下する。
【００８８】
次に、図１５に示したように、図１２に示した電力変換装置１Ｗからフィン間隔壁１９７を取り除き、且つピンフィン１５０ａの長さを大きくした電力変換装置１Ｙについて考える。この電力変換装置１Ｙでは、ピンフィン１５０ａの根元部分は、ピンフィン１５０ａの先端部分より、発熱体である半導体素子１２０に近いため、高温になる。言い換えると、ピンフィン１５０ａの根元部分は、ピンフィン１５０ａの先端部分より、熱効率が良い部分である。しかし、ピンフィン１５０ａの長さが大きいため、冷媒１６０が、図１５の一点鎖線で示したピンフィン１５０ａの先端部分の近傍ＳＢで流れ易く、図１５の一点鎖線で示したピンフィン１５０ａの根元部分の近傍ＮＢで流れ難い。このため、熱効率の良いピンフィン１５０ａの根元部分と冷媒１６０との間で熱交換が適切に行われず、冷却性能が低下する。
【００８９】
続いて、図１６に示したように、図１２に示した電力変換装置１Ｗの冷却ケース１９０の厚さ方向の寸法を小さくした電力変換装置１Ｚについて考える。この電力変換装置１Ｚでは、図１６の一点鎖線で示した水路の開口部分ＫＫが狭くなる。このため、水路の開口部分で冷媒１６０の流動抵抗が非常に大きくて、圧力損失が極めて大きくなる。
【００９０】
そして、図１６に示した電力変換装置１Ｗの開口部分ＫＫが狭いのは、ヒートシンク１５０と冷却ケース１９０とが分離構造になっているためである。即ち、ヒートシンク１５０と冷却ケース１９０とを組み合わせて、冷媒が漏れない液密状態にするために、Ｏリング１９４，１９５をヒートシンク１５０と冷却ケース１９０（凹溝１９３ａ，１９３ｂ）との間に設ける必要があるためである。
【００９１】
以上のことから、図１２に示した電力変換装置１Ｗでは、フィン間隔壁１９７を設けることによって、適切な水路の開口部分ＫＫの大きさを確保できるとともに、ピンフィン１５０ａの長さを適切に設定して、ピンフィン１５０ａと冷媒１６０との間で適切に熱交換を行うことができる。しかしながら、この電力変換装置１Ｗであっても、以下の問題点がある。
【００９２】
先ず、図１２に示したように、フィン間隔壁１９７を設けるため、冷却ケース１９０（電力変換装置１Ｗ）の高さ方向の寸法が大きくなるとともに、冷却ケース１９０（電力変換装置１Ｗ）の重量が大きくなる。このため、電力変換装置１Ｗのコストが上昇する。また、この電力変換装置１Ｗでは、冷却ケース１９０の上側と下側とにパワーカード１１０Ｌとパワーカード１１０Ｈとを組付けるため、冷却ケース１９０のヘッダ部１９３に図１３の一点鎖線で示した平面部分ＨＢを形成する必要がある。このような上下一対の平面部分ＨＢを有する冷却ケース１９０を成形する場合、一度の金型の移動によって成形することができない。このため、予め上下に分割されている加工品を成形した後に、溶接等によって接合する必要がある。即ち、この冷却ケース１９０は成形性が悪いものである。
【００９３】
これに対して、本実施形態の電力変換装置１には、以下の利点がある。図１に示したように、この電力変換装置１では、上述したようなフィン間隔壁１９７（図１２参照）を設けることなく、水路の開口部分ＫＫの大きさを適切に確保できるとともに、ピンフィン１５０ａの長さを適切に設定することができる。このため、フィン間隔壁１９７を設けない分、冷却ケース５０（電力変換装置１）の高さ方向の寸法が大きくなることを防止できるとともに、水路の開口部分ＫＫが広くなり、圧力損失が増加することを防止できる。
【００９４】
更に、冷却ケース５０は放熱部５１とヘッダ部５２と水路部５３Ａ，５３Ｂと縁部５４とが一体的に成形されたものであり、図１２に示した電力変換装置１ＷのようにＯリング１９４，１９５をヒートシンク１５０と冷却ケース１９０との間に設ける必要がない。このため、図１に示した電力変換装置１では、図１２に示した電力変換装置１Ｗに比べ、広い水路の開口部分ＫＫを形成することができ、冷媒６０の流動抵抗の増加を抑えることができて、圧力損失の増加を抑えることができる。
【００９５】
また、ピンフィン５１ｃの長さを必要以上に大きくすることがなく、熱効率の良いピンフィン５１ｃの根元部分と冷媒６０との間で熱交換を適切に行うことができる。加えて、各パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの冷却ケース５０では、図１３の一点鎖線で示したような上下一対の平面部分ＨＢがないため、一度の金型の移動によって冷却ケース５０を成形することができる。即ち、冷却ケース５０は成形性が良いものである。
【００９６】
次に、本実施形態の冷却ケース５０の放熱部５１にピンフィン５１ｃが形成されている効果について、図１７及び図１８を用いて説明する。図１７（Ａ）は、本実施形態のパワーモジュール１０の背面図であり、図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）に示した放熱部５１と封止樹脂４０の側面図である。そして、図１７（Ｃ）には、図１７（Ｂ）に示した放熱部５１と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ１に作用する応力分布が示されている。
【００９７】
これ対して、図１８（Ａ）は、放熱部５１の裏面５１ｂにストレートフィンＳＦを形成した場合のパワーモジュール１０Ｚの背面図であり、図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）に示した放熱部５１と封止樹脂４０の側面図である。そして、図１８（Ｃ）には、図１８（Ｂ）に示した放熱部５１と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ２に作用する応力分布が示されている。
【００９８】
ところで、放熱部５１の材料であるアルミニウムの線膨張係数は２３×１０-6／Ｋであり、封止樹脂４０の材料であるエポキシ樹脂の線膨張係数は１４×１０-6／Ｋであるため、放熱部５１と封止樹脂４０とでは熱収縮量に差が生じる。このため、成形時や市場での温度変化によって、放熱部５１と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ１，ＫＭ２に応力が発生して、封止樹脂４０が放熱部５１から剥離するおそれがある。
【００９９】
そこで、図１７（Ｃ）と図１８（Ｃ）とを比較して見ると、ピンフィン５１ｃを形成した場合の接着界面ＫＭ１に作用する応力は、ストレートフィンＳＦを形成した場合の接着界面ＫＭ２に作用する応力より、約１０％程小さくなっている。即ち、ピンフィン５１ｃを形成した場合には、接着界面ＫＭ１で剥離が生じ難いことが言える。これは、以下の理由に基づく。
【０１００】
図１８（Ａ）に示したように、ストレートフィンＳＦは冷媒６０が流れる方向（以下、「流れ方向」と呼ぶ）に延びているため、放熱部５１の流れ方向の剛性が高い。このため、放熱部５１と封止樹脂４０とが熱収縮するとき、放熱部５１が変形し難く、接着界面ＫＭ２に作用する応力が緩和されない。これに対して、図１７（Ａ）に示したように、ピンフィン５１ｃは格子状に点在しているため、放熱部５１の剛性はストレートフィンＳＦが形成されている場合より小さくなる。
【０１０１】
このため、ピンフィン５１ｃであれば、放熱部５１と封止樹脂４０とが熱収縮するとき、放熱部５１が変形し易くて、接着界面ＫＭ１に作用する応力を緩和することができる。従って、ピンフィン５１ｃを形成した場合には、封止樹脂４０が放熱部５１から剥離し難くすることができる。なお、図１７（Ｃ）及び図１８（Ｃ）に示したように、接着界面ＫＭ１，ＫＭ２の剥離は、平面方向から見たときに、中央部分から遠い外側部分から生じるようになっている。
【０１０２】
次に、冷却ケース５０の素材及び成形法について、図１９を用いて説明する。図１９は、アルミ材料の純度と成形法とを変えて冷却ケース５０を成形した場合に、形状と冷却性能とレーザ溶接と超音波探傷との結果を比較した表である。ここで、アルミ材料の純度とは、冷却ケース５０を構成するアルミ材料のうち質量％でアルミニウムが含まれる割合をいう。なお、アルミ材料の化学組成は、例えばＩＣＰ−ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分析計）を用いた化学分析によって、正確に測定されている。
【０１０３】
そして、図１９に示した結果のうち、形状では、成形品である冷却ケース５０が所望の形状に成形できたか否かが判断されている。また、冷却性能では、成形品である冷却ケース５０が所望の熱伝達率を有するものであるか否かが判断されている。また、レーザ溶接では、縁部同士をレーザ溶接するときにブローホールが多く発生するか否かが判断されている。また、超音波探傷では、放熱部５１と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ１（図１７（Ｂ）参照）に剥離が生じているか否か、放熱部５１にボイドが多く発生しているか否かが判断されている。
【０１０４】
ここで、超音波探傷の検査について図２０を用いて説明する。図２０は、パワーモジュール１０Ｌに対して超音波探傷の検査をしている状態を示した図である。超音波探傷の検査では、図２０に示したように、パワーモジュール１０Ｌが水の中に配置された状態で、超音波発振装置ＣＯがパワーモジュール１０Ｌに向けてピンフィン５１ｃ側から数ＭＨｚの超音波を入射する。これにより、放熱部５１にボイドが発生している場合や、接着界面ＫＭ１に剥離が生じている場合には、超音波が反射又は散乱されることになる。こうして、剥離及びボイドの有無が判断される。
【０１０５】
図１９の結果から明らかなように、ダイキャスト、低圧鋳造、スクイズ−キャスティング法、真空ダイキャストの鋳造では、アルミ材料の純度が９９％以上になると、所望の形状を得ることができなかった。これは、溶湯が鋳型に回り込み難くなったり、成形品に反りが発生するためである。しかし、成形法に拘わらず、アルミ材料の純度が大きくなるほど、冷却ケース５０の熱伝達率が向上して、冷却性能が良くなった。
【０１０６】
また、成形法に拘わらず、アルミ材料の純度が９９％より小さい場合には、レーザ溶接すると、アルミ材料に含まれる不純物が突沸してブローホールを形成するようになった。また、鍛造及び低圧鋳造では、アルミ純度が９０％以上になると、超音波探傷の検査で良好な結果が得られた。以上の結果から、図１９の斜線で示した部分ＴＺのように、冷却ケース５０を、質量％でアルミニウムが９９％以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形することで、形状、冷却性能、レーザ溶接、超音波探傷の全ての項目において良好な結果を得ることができた。
【０１０７】
第１実施形態の電力変換装置１の作用効果について説明する。この電力変換装置１では、図１に示したように、冷却ケース５０を備えたパワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈの二部品で構成されている。そして、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとは、互いのピンフィン５１ｃが対向し、且つ互いの縁部５４がシールされた状態で組付けられている。このため、シール構造が簡素である。更に、冷却ケース５０では、放熱部５１とヘッダ部５２と流入水路部５３Ａ，流出水路部５３Ｂと縁部５４とを一体的に成形して、水路の開口部分の大きさを適切に確保しつつ、ピンフィン５１ｃの長さを適切に設定できるようになっていて、冷却ケース５０の体格（平面方向の大きさ及び高さ方向の長さ）を必要以上に大きくする必要がない。こうして、冷却ケース５０の体格が小さい電力変換装置１になっていて、車両搭載性を向上させることができる。
【０１０８】
なお、本実施形態の電力変換装置１の大きさにおいて、平面方向で、横方向（図１の左右方向）の寸法が約１４０ｍｍであり、縦方向（図１の紙面に直交する方向）の寸法が約５０ｍｍである。また、高さ方向（図１の上下方向）の寸法は、約３５ｍｍである。
【０１０９】
また、この電力変換装置１では、図１０に示したように、縁部５４同士をレーザ溶接することによって、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとの接合強度を十分に確保することができる。また、図１１に示したように、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４の外表面５４ｃと、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの組付け溝５４ａとの間に、熱緩衝構造としてのスリットＳＲが形成されているため、レーザ溶接による熱がＯリング７５に伝わることを軽減することができる。特に、熱緩衝構造をスリットＳＲとして構成することで、熱緩衝構造を容易に構成することができる。
【０１１０】
また、この電力変換装置１では、冷却ケース５０を、質量％でアルミニウムが９９％以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形している。このように、純度が大きいアルミ材料を鍛造することで、所望の形状が得られる。また、アルミ材料の純度が大きいため、冷却ケース５０の熱伝達率が大きく、冷却性能が良い。更に、アルミ材料に含まれる不純物が極めて少ないため、レーザ溶接によって不純物が突沸することがなく、ブローホールが生じない。
【０１１１】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図２１〜図２３を用いて説明する。図２１は、第２実施形態におけるパワーモジュール１０Ｌを部分的に拡大した断面図である。図２１に示したように、第２実施形態の冷却ケース５０のヘッダ部５２の表面５２ａには、リブ５２ｂが形成されている。リブ５２ｂは、封止樹脂４０と係合することによって、封止樹脂４０と冷却ケース５０との密着力を向上させるものである。このリブ５２ｂが本発明の係合凸部に相当する。
【０１１２】
リブ５２ｂは、ヘッダ部５２の表面５２ａから突出していて、ヘッダ部５２の表面５２ａから離れるほど（図２１の上側に向かうほど）太くなる逆テーパー状に形成されている。リブ５２ｂは、図２１に示したように、少なくとも断面が逆テーパー状であれば良く、図２２（Ａ）に示したような逆円錐台形状（軸対称形状）、又は図２２（Ｂ）に示したような断面が逆テーパー状の角柱形状（線対称形状）であっても良い。こうして、リブ５２ｂの先端側には、ヘッダ部５２の平面方向に広がる第１突片５２ｂ１が形成されている。第１突片５２ｂ１は、封止樹脂４０がくわえ込むものである。第２実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１３】
ここで、上記したリブ５２ｂの成形法について図２３を用いて説明する。図２３は、リブ５２ｂを形成するための工程を説明する図である。図２３（Ａ）に示したように、ヘッダ部５２の表面５２ａには、冷却ケース５０を鍛造して成形する際に、リブ５２Ｂを形成しておく。このリブ５２Ｂは、円柱形状又は直方体形状である。そして、上述したように絶縁部材３０が冷却ケース５０の上面に熱圧着される際（図６（Ｂ）参照）、又は封止樹脂４０が注入される際に（図８参照）、図２３（Ｂ）に示したように、押圧ピンＯＰ１を用いてリブ５２Ｂの先端をヘッダ部５２の表面５２ａに向けて押圧する。ここで、押圧ピンＯＰ１の断面積はリブ５２Ｂの断面積より大きい。こうして、パワーモジュール１０Ｌを成形する際の途中の工程の中で、即ち新たな別工程の追加で時間的なロスが生じることなく、上記したリブ５２ｂが形成される。
【０１１４】
第２実施形態の作用効果について説明する。第２実施形態では、リブ５２ｂと封止樹脂４０とが係合するため、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を大きくすることができる。特に、封止樹脂４０がリブ５２ｂに形成された第１突片５２ｂ１をくわえ込むため、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケース５０に必要とされる剛性を確保し易くなる。
【０１１５】
ところで、図１７（Ｂ）に示したように、放熱部５１（冷却ケース５０）と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ１には、応力が作用して、剥離が生じる場合がある。特に、自動車の駆動モータが大型化することによって、半導体素子２０を大電流通電に対応できるように大面積化すると、電力変換装置１が大型化してくる。これにより、接着界面ＫＭ１を剥離させる応力も大きくなり、剥離の危険性が大きくなっている。これに対して、第２実施形態では、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を大きくすることで、接着界面ＫＭ１の剥離を防止することができる。
【０１１６】
また、第２実施形態では、図２１に示したように、放熱部５１の裏面５１ｂにピンフィン５１ｃを形成するのに対して、ヘッダ部５２の表面５２ａにリブ５２ｂを形成するため、放熱部５１及びヘッダ部５２での肉厚分布の変動が軽減される。即ち、裏面にピンフィン５１ｃが形成されないヘッダ部５２の表面５２ａにリブ５２ｂを形成することで、ヘッダ部５２の肉厚と放熱部５１の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース５０を鍛造によって成形し易くなる。第２実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１７】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について図２４〜図２６を用いて説明する。図２４は、第３実施形態におけるパワーモジュール１０Ｌを部分的に拡大した断面図である。図２４に示したように、第３実施形態の冷却ケース５０の放熱部５１の表面５１ａには、凹部５１ｄが形成されている。凹部５１ｄは、封止樹脂４０と係合することによって、封止樹脂４０と冷却ケース５０との密着力を向上させるものである。この凹部５１ｄが本発明の係合凹部に相当する。
【０１１８】
凹部５１ｄは、放熱部５１の表面５１ａから窪んでいて、凹部５１ｄの底側（図２４の下側）は、放熱部５１の表面５１ａから離れるほど（図２４の下側に向かうほど）太くなる逆テーパー状に形成されている。凹部５１ｄの底側は、図２４に示したように、少なくとも断面が逆テーパー状であれば良く、図２５（Ａ）に示したような逆円錐台形状（軸対称形状）、又は図２５（Ｂ）に示したような断面が逆テーパ状の角柱形状（線対称形状）であっても良い。そして、凹部５１ｄには、その凹部５１ｄを塞ぐように内側に突出する第２突片５１ｄ１が形成されている。第２突片５２ｄ１は、封止樹脂４０をくわえ込むものである。第３実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態の構成と同様であるため、その説明を省略する。
【０１１９】
ここで、上記した凹部５１ｄの成形法について図２６を用いて説明する。図２６は、凹部５１ｄを形成するための工程を説明する図である。図２６（Ａ）に示したように、放熱部５１の表面５１ａには、冷却ケース５０を鍛造して成形する際に、凹部５１Ｄを形成しておく。この凹部５１Ｄは、円柱形状又は直方体形状である。そして、上述したように絶縁部材３０が冷却ケース５０の上面に熱圧着される際（図６（Ｂ）参照）、又は封止樹脂４０が注入される際に（図８参照）、図２６（Ｂ）に示したように、押圧ピンＯＰ２を用いて凹部５１Ｄの周りに位置する放熱部５１の表面５１ａを押圧する。ここで、押圧ピンＯＰ２の先端はテーパー状に切り欠かれている。こうして、パワーモジュール１０Ｌを成形する際の途中の工程の中で、即ち新たな別工程の追加で時間的なロスが生じることなく、上記した凹部５１ｄが形成される。
【０１２０】
第３実施形態の作用効果について説明する。第３実施形態では、凹部５１ｄと封止樹脂４０とが係合するため、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を大きくすることができる。特に、封止樹脂４０を凹部５１ｄに形成された第２突片５１ｄ１がくわえ込むため、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を更に大きくすることができる。こうして、冷却ケース５０に必要とされる剛性を確保し易くなる。
【０１２１】
ところで、図１７（Ｂ）に示したように、放熱部５１（冷却ケース５０）と封止樹脂４０との接着界面ＫＭ１には、応力が作用して、剥離が生じる場合がある。特に、自動車の駆動モータが大型化することによって、半導体素子２０を大電流通電に対応できるように大面積化すると、電力変換装置１が大型化してくる。これにより、接着界面ＫＭ１を剥離させる応力も大きくなり、剥離の危険性が大きくなっている。これに対して、第３実施形態では、封止樹脂４０と冷却ケース５０との接合強度を大きくすることで、接着界面ＫＭ１の剥離を防止することができる。
【０１２２】
また、第３実施形態では、放熱部５１の裏面５１ｂにピンフィン５１ｃを形成し、且つ放熱部５１の表面５１ａに凹部５１ｄを形成するため、放熱部５１及びヘッダ部５２での肉厚分布の変動を小さくすることができる。即ち、ピンフィン５１ｃを形成することによって生じる放熱部５１の肉厚の増加を、凹部５１ｄを形成することによって抑えることができ、放熱部５１の肉厚とヘッダ部５２の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース５０を鍛造によって成形し易くなる。第３実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【０１２３】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について図２７〜図３４を用いて説明する。図２７は、第４実施形態の電力変換装置１Ｓの右半分を破断したときの部分断面図である。図２８は、図２７に示した電力変換装置１Ｓの分解図である。この電力変換装置１Ｓは、三個の三相交流モータを駆動するインバータ回路を形成するように、構成されたものである。図２７及び図２８に示したように、電力変換装置１Ｓは、第１電力変換装置１Ｓ１と、第２電力変換装置１Ｓ２と、第３電力変換装置１Ｓ３と、ハウジング８０と、底蓋８１と、給水管８２と、配水管８３とを備えている。第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３の構成と第１実施形態の電力変換装置１の構成は同一であるため、対応する部位に同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１２４】
ハウジング８０は、第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を覆うためのものであり、下側が開口している。また、ハウジング８０は、上壁に冷媒６０を流入又は流出するための流入孔８０ａ及び流出孔８０ｂを有している。底蓋８１は、ハウジング８０に対して下側から蓋をするものであり、水路を封止するための目止め部８１ａ，８１ｂを有している。給水管８２は、冷媒６０をハウジング８０内へ送り込むための管であり、ハウジング８０の流入孔８０ａの上部に嵌合している。配水管８３は、冷媒６０をハウジング８０外へ送り出すための管であり、ハウジング８０の流出孔８０ｂの上部に嵌合している。
【０１２５】
この電力変換装置１Ｓの組み立てについて説明する。電力変換装置１Ｓの組み立ては、第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３が組み立てられた後に、行われる。即ち、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈを固定ピン７６（図１参照）で組付けて第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を構成し、その後に第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を放熱部５１の平面方向に直交する方向に積層する。
【０１２６】
電力変換装置同士を積層する際、パワーモジュール１０Ｌの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂを、Ｏリング７３，７４を介してパワーモジュール１０Ｈの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂの嵌合孔ＫＧに、嵌合させる。こうして、パワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０とパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂とが隣合うことになる。なお、隣合うパワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０とパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂との間には、僅かな隙間が形成されている。
【０１２７】
そして、ハウジング８０で第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を覆い、ハウジング８０と第３電力変換装置１Ｓ３との間では、パワーモジュール１０Ｌの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂを、Ｏリング７３，７４を介してハウジング８０の流入孔８０ａ及び流出孔８０ｂに嵌合させる。また、第１電力変換装置１Ｓ１と底蓋８１との間では、底蓋８１の目止め部８１ａ，８１ｂをＯリング７７，７８を介してパワーモジュール１０Ｈの流入水路部５３Ａ及び流出水路部５３Ｂの嵌合孔ＫＧに、嵌合させる。最後に、ハウジング８０の側壁の下端と底蓋８１の端とを、ボルト８４を介して連結する。こうして、嵌合された部分で冷媒６０が漏れないようにシールされ、電力変換装置１Ｓが組み立てられる。
【０１２８】
次に、第４実施形態の電力変換装置１Ｓの利点を説明する前に、比較品として構成された電力変換装置１Ｔについて説明する。図２９は、電力変換装置１Ｔの右半分を破断したときの部分断面図である。図３０は、図２９に示した電力変換装置１Ｔの分解図である。電力変換装置１Ｔは、三個の三相交流モータを駆動するインバータ回路を形成するように、構成されたものである。
【０１２９】
図２９及び図３０に示したように、電力変換装置１Ｔは、中央に第１電力変換装置１Ｔ１と第２電力変換装置１Ｔ２とを有し、下側にパワーカード１１０Ｌと冷却ケース１９０Ｍとを有し、上側にパワーカード１１０Ｈと冷却ケース１９０Ｎとを有している。また、電力変換装置１Ｔは、上記した電力変換装置１Ｓと同様に、ハウジング８０と、底蓋８１と、給水管８２と、配水管８３とを備えている。第１，第２電力変換装置１Ｔ１，１Ｔ２の構成と、第１実施形態で説明した比較品としての電力変換装置１Ｗの構成とは同一であるため、対応する部位に同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１３０】
下側に配置されたパワーカード１１０Ｌは、第１実施形態で説明した比較品としての電力変換装置１Ｗのパワーカード１１０Ｌと同様の構成である。冷却ケース１９０Ｍは、下側が開口していて、電力変換装置１Ｗの冷却ケース１９０の上側の構成と同様である。パワーカード１１０Ｈは、電力変換装置１Ｗのパワーカード１１０Ｈの構成と同様である。冷却ケース１９０Ｎは、上側が開口していて、電力変換装置１Ｗの冷却ケース１９０の下側の構成と同様である。
【０１３１】
この電力変換装置１Ｔの組み立てについて説明する。電力変換装置１Ｔの組み立ては、冷却ケース１９０Ｍ、パワーカード１１０Ｌ、第１，第２電力変換装置１Ｔ１，１Ｔ２、冷却ケース１９０Ｎ、パワーカード１１０Ｈが一括して組付けられるように、行われる。即ち、上記した各部品同士は、予め固定ピン等で固定されておらず、ハウジング８０と底蓋８１とを用いて放熱部５１の平面方向に直交する方向に積層される。
【０１３２】
電力変換装置同士を積層する際、各冷却ケースの流入水路部１９２Ａ同士及び流出水路部１９２Ｂ同士をＯリング１９６を介して嵌合させるとともに、パワーカード１１０Ｌ，１１０Ｈのヒートシンク１５０の端部を、Ｏリング１９４，１９５を介して冷却ケース１９０の凹溝１９３ａに組付ける。こうして、パワーカード１１０Ｌの封止樹脂１４０とパワーカード１１０Ｈの封止樹脂１４０とが隣合うように、電力変換装置が積層される。
【０１３３】
そして、ハウジング８０で各部品を覆い、下側に配置された冷却ケース１９０Ｍは、環状凹溝ＫＯにＯリング１９８が組付けられた状態で、底蓋８１に組付けられる。また、上側に配置された冷却ケース１９０Ｎは、環状凹溝ＫＯにＯリング１９９が組付けられた状態で、ハウジング８０の上壁に組付けられる。このように、各部品が組付けられた状態で、ハウジング８０の側壁の下端と底蓋８１の端とを、ボルト８４を介して連結する。こうして、モジュール全体を加圧して固定することで、電力変換装置１Ｔが組み立てられる。
【０１３４】
この電力変換装置１Ｔには、以下の問題点がある。電力変換装置１Ｔを組み立てる際に、冷却ケースの流入水路部１９２Ａ同士、流出水路部１９２Ｂ同士をシールするＯリング１９６と、パワーカード１１０Ｌ，１１０Ｈと冷却ケースとの間をシールするＯリング１９４，１９５、冷却ケース１９０Ｍと底蓋８１との間をシールするＯリング１９８と、冷却ケース１９０Ｎとハウジング８０の上壁との間をシールするＯリング１９９とを、全て一括して加圧しなければならない。
【０１３５】
このため、加圧するＯリングの加圧面積が大きく、全てのＯリングに十分な圧力を印加できないと、冷媒の漏れが生じることになる。これに対処するために、全てのＯリングに非常に大きな圧力を作用させる場合、ハウジング８０や冷却ケース１９０，１９０Ｍ，１９０Ｎに非常に大きな強度が必要になる。こうして、この電力変換装置１Ｔでは、ハウジング８０や冷却ケースが大型化、重量化するという問題がある。
【０１３６】
また、全てのＯリングに一括して圧力を印加するという構造上、各Ｏリングの加圧面の相対的な高さを高精度で確保しなければならない。このため、例えば、一方のＯリングの加圧面の高さが高いのに対して他方のＯリングの加圧面の高さが低い場合には、Ｏリングに均等に圧力を印加することができず、冷媒の漏れが生じるおそれがある。こうして、この電力変換装置１Ｔでは、各Ｏリングの加圧面の相対的な高さを高精度で確保しなければ冷媒の漏れが生じ易い構造になっているという問題がある。
【０１３７】
また、各部品を一括して組付けるという構造上、各部品がハウジング８０に覆われて固定された後に、冷媒の漏れを検査するリーク検査を行わなければならない。このため、リーク検査で、万一Ｏリングの組付け不良によって冷媒が漏れるリーク品を発見した場合、各部品を全て分解して冷媒が漏れる原因を見つけなければならない。こうして、この電力変換装置１Ｔでは、生産工程上、シール不良を発見する手間が大きく、非効率であるという問題がある。
【０１３８】
これに対して、第４実施形態の電力変換装置１Ｓには、以下の利点がある。電力変換装置１Ｓの組み立てでは、第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を組み立てた後に、ハウジング８０で第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を覆って積層する。このため、冷媒６０がピンフィン５１ｃに向かって流れる冷媒空間ＲＫのシール（Ｏリング７５によるシール）と、冷媒６０が流入又は流出する水路のシール（Ｏリング７３，７７によるシール）とが独立している。従って、ハウジング８０で第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を覆って積層する際のシールでは、Ｏリング７３，７７だけを加圧すればよく、Ｏリングの加圧面積が小さい。よって、この電力変換装置１Ｓでは、上述した電力変換装置１Ｔに比べ、ハウジング８０の加圧力が小さく、ハウジング８０や冷却ケースに大きな強度が必要なく、ハウジング８０や冷却ケースを小型化できる。
【０１３９】
ここで、電力変換装置１Ｔのハウジング８０の加圧力と、第４実施形態の電力変換装置１Ｓのハウジング８０の加圧力とを比較して説明する。先ず、図３１（Ａ）は、電力変換装置１ＴにおけるＯリング１９５及びＯリング１９６の加圧面積を示した概略図である。ここで、Ｏリング１９５の線径を４ｍｍとし、横方向の寸法Ｄ１を８０ｍｍとし、縦方向の寸法Ｄ２を４０ｍｍに設定すると、Ｏリング１９５の加圧面積は、４×（８０＋４０）×２＝９６０ｍｍ2となる。また、Ｏリング１９６の線径を２ｍｍとし、直径を２０ｍｍに設定すると、２個のＯリング１９６の加圧面積は、２×（１０2−８2）×π＝２２６ｍｍ2となる。そして、単位面積あたりに必要な加圧力を１ＭＰａとする。これにより、電力変換装置１Ｔのハウジング８０の加圧力は、（９６０＋２２６）ｍｍ2×１ＭＰａで、１．１８６ｋＮになる。
【０１４０】
次に、図３１（Ｂ）は、電力変換装置１ＳにおけるＯリング７３，７４の加圧面積を示した概略図である。ここで、Ｏリング７３，７４の線径を２ｍｍとし、直径を２０ｍｍに設定すると、Ｏリング７３，７４の加圧面積は、２×（１０2−８2）×π＝２２６ｍｍ2となる。そして、単位面積あたりに必要な加圧力を１ＭＰａとする。これにより、電力変換装置１Ｓのハウジング８０の加圧力は、２２６ｍｍ2×１ＭＰａで、０．２２６ｋＮになる。以上のことから、電力変換装置１Ｓのハウジング８０の加圧力は、電力変換装置１Ｔのハウジング８０の加圧力の約１／５．２（０．２２６÷１．１８６）になる。従って、電力変換装置１Ｓでは、ハウジング８０や冷却ケースに必要とされる強度が小さくなり、ハウジング８０や冷却ケースを小型化できる。
【０１４１】
また、第４実施形態の電力変換装置１Ｓでは、図３２に示したように、Ｏリング７５によるシールと、Ｏリング７３，７７によるシールとが独立している構造上、Ｏリング７５の加圧面の相対的な高さＨ１を高精度に確保することが容易であるとともに、Ｏリング７３の加圧面の相対的な高さＨ２を高精度に確保することが容易である。即ち、図３２に示したＣ１寸法及びＤ１寸法は、鍛造や鋳造の金型の大きさで決まる寸法であるため、寸法誤差が数十μｍ程度であり、高精度に設定することができる。また、Ｃ１寸法及びＤ１寸法を更に高精度に設定する必要がある場合には、鍛造又は鋳造で成形した後に、切削加工で修正すれば良い。なお、図３２は、図２７に示した電力変換装置１Ｓの一部を拡大した図である。
【０１４２】
こうして、Ｃ１寸法及びＤ１寸法が高精度に設定できるため、Ｏリング７５の加圧面の相対的な高さＨ１を高精度に確保することができるとともに、高さＨ１が高精度に設定されることに伴って、高さＨ２も高精度に設定することができる。従って、この電力変換装置１Ｓでは、各Ｏリング７５、７３，７７の加圧面の相対的な高さのズレが生じ難く、各Ｏリング７５、７３，７７に均等に圧力を印加し易い。
【０１４３】
ここで、図３２に示したＨ１寸法、即ち、各電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３の間の寸法を高精度に設定できる利点について、図３３及び図３４を用いて説明する。図３３は、電力変換装置１Ｓの制御端子７１と制御基板８５とが接続された状態を示した図である。図３３に示したように、平板状の基板固定台８６が設置されていて、この基板固定台８６に３個のボス部８７が設けられている。制御基板８５は、これらボス部８７に固定ネジ８８を介して組付けられている。そして、各制御端子７１は、各電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３から制御基板８５の平面方向に直交する方向に延びていて、図３４に示したように、制御基板８５に形成されたスルーホール８５ａを貫通している。なお、図３４は、図３３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【０１４４】
ところで、図３４に示したように、制御端子７１の断面は略正方形であり、制御端子７１の一辺の長さＳ１は０．８ｍｍである。また、スルーホール８５ａの径Ｒ１は１．２ｍｍである。このため、スルーホール８５ａと制御端子７１との間では、最大で±０．２ｍｍ分だけ隙間ｆ１の余裕がある。言い換えると、各制御端子７１を全てのスルーホール８５ａに貫通させるためには、制御端子７１同士の相対的な位置のズレを±０．２ｍｍ以内に抑えなければならない。
【０１４５】
第４実施形態の電力変換装置１Ｓでは、図３２に示したＨ１寸法が高精度に設定できるため、１段の電力変換装置１Ｓ１において、一方の端の制御端子７１から他方の端の制御端子７１までの間の距離Ｅ１のズレ（誤差）は、±０．０５ｍｍ以下になる。また、２段の電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２において、一方の端の制御端子７１から他方の端の制御端子７１までの間の距離Ｅ２のズレは、±０．１０ｍｍ以下になる。こうして、３段の電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３において、一方の端の制御端子７１から他方の端の制御端子７１までの間の距離Ｅ３のズレは、±０．１５ｍｍ以下で済む。従って、この電力変換装置１Ｓでは、電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を積層する構造であっても、制御端子７１を矯正することなく、各制御端子７１を全てのスルーホール８５ａに貫通させることができる。
【０１４６】
なお、図２９に示した電力変換装置１Ｔの場合、各Ｏリング１９６，１９５，１９７，１９８を全て一括して加圧するという構造であるため、一方の端の制御端子７１から他方の端の制御端子７１までの間の距離（図３１のＥ３に相当する距離）のズレは、±１．２ｍｍ程度になる。このため、制御端子７１を矯正しなければ、各制御端子７１を全てのスルーホール８５ａに貫通させることができない構造になっている。
【０１４７】
更に、第４実施形態の電力変換装置１Ｓでは、ハウジング８０で第１，第２，第３電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を覆って積層する前に、各電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３に対して冷媒の漏れを検査するリーク試験を行うことができる。このため、各電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を個別にリーク検査することで、冷媒が漏れる原因（リーク品）を容易に発見することができる。こうして、この電力変換装置１Ｓでは、生産工程上、シール不良を発見する手間が小さく、効率的である。
【０１４８】
また、第４実施形態の電力変換装置１Ｓには、以下の利点もある。電力変換装置１Ｓでは、図２８に示したように、合計１１個のＯリング（Ｏリング７３，７４，７５，７７，７８）を用いてシールされているのに対して、電力変換装置１Ｔでは、図３０に示したように、合計１４個（Ｏリング１９４，１９５，１９６，１９８，１９９）を用いてシールされている。従って、電力変換装置１Ｓでは、電力変換装置１Ｓに比べ、Ｏリングの数を減らすことができ、低コストで構成することができる。また、電力変換装置１Ｓでは、電力変換装置１Ｔのようにフィン間隔壁１９７を用いる必要がないため、高さ方向の長さ（図２９の上下方向の寸法）を小さく構成することができ、車両搭載性を向上させることができる。
【０１４９】
また、第４実施形態の電力変換装置１Ｓでは、第１電力変換装置１Ｓ１と第２電力変換装置１Ｓ２との間（図３２参照）、第２電力変換装置１Ｓ２と第３電力変換装置１Ｓ３との間で、ハイサイド回路を構成するパワーモジュール１０Ｈの半導体素子２０と、ローサイド回路を構成するパワーモジュール１０Ｌの半導体素子２０とが向かい合って配置されている。これにより、ハイサイド回路とローサイド回路とが接近するため、相互インダクタンスを低く抑えることができ、半導体素子２０のスイッチングで発生するサージを低減することができる。
【０１５０】
第４実施形態の作用効果について説明する。第４実施形態では、予め組付けられた状態である一対のパワーモジュール１０Ｌ及びパワーモジュール１０Ｈ（各電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３）が、放熱部５１の平面方向と直交する方向に三個積層されるため（図２８参照）、ピンフィン５１ｃに向かって流れる冷媒空間のシール（Ｏリング７５によるシール）と、冷媒が流入又は流出する水路のシール（Ｏリング７３，７７によるシール）とを独立させることができる。このため、水路をシールする際の加圧力を小さくすることができる。従って、冷却ケースに必要とされる強度を小さくなり、冷却ケースを小型化できる。第４実施形態のその他の作用効果は、上記した第１実施形態の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。
【０１５１】
＜変形実施形態＞
以上、本発明に係る電力変換装置において説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第１実施形態では、図１０に示したように、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとの接合強度を大きくするために、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４同士をレーザ溶接した。しかしながら、図３５に示したように、クリップＣＲでパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４同士を挟みこんでも良い。このクリップＣＲは、リン青銅のバネ材で構成されたものである。なお、クリップＣＲは、パワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０とパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂４０とを挟みこんでも良い。
【０１５２】
また、図３６に示したように、熱可塑性樹脂の第２封止樹脂ＨＺで鋳包んでも良い。この場合には、第２封止部材ＨＺが、パワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの縁部５４全体及び封止樹脂４０全体を覆うため、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとの接合強度を大きくすることができ、冷媒の漏れを防止することができる。
【０１５３】
また、第１実施形態では、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとを、固定ピン７６（図１参照）を冷却ケース５０の挿通孔５４ｂ（図２及び図３参照）に挿通してカシメることによって、組付けた。しかしながら、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとの組付けは、固定ピン７６を用いたカシメに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、固定ピン７６を用いずに、パワーモジュール１０Ｌとパワーモジュール１０Ｈとを、縁部同士５４同士をレーザ溶接のみによって、組付けても良い。
【０１５４】
また、第１実施形態では、冷却ケース５０を、質量％でアルミニウムが９９％以上であるアルミ材料を用いて鍛造によって成形した。しかしながら、アルミ材料の純度と成形法は、上記したものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、冷却ケース５０を、質量％でアルミニウムが９０％以上且つ９９％未満であるアルミ材料を用いて低圧鋳造によって成形しても良い。
【０１５５】
また、第１実施形態では、冷却ケース５０の材質がアルミニウム（アルミニウム合金）であったが、冷却ケース５０の材質は、アルミニウムに限定されるものではなく、例えば銅（銅合金）、樹脂等適宜変更可能である。また、冷却ケース５０の放熱部５１の裏面に形成されるフィンは、ピンフィン５１ｃであったが、フィンはピンフィン５１ｃに限定されるものではなく、コルゲートフィン、ストレートフィン等適宜変更可能である。
【０１５６】
また、第２実施形態では、図２１に示したように、ヘッダ部５２の表面５２ａから離れるほど太くなる逆テーパー状のリブ５２ｂを形成した。しかしながら、リブ５２ｂの形状は、逆テーパー状に限定されるものではなく、円柱形状やテーパー形状であっても良く、適宜変更可能である。例えば、リブは、図３７（Ｂ）に示したように、先端がＶ字状の楔形状に形成されたリブ５２ｃであっても良い。このリブ５２ｃは、図３７（Ａ）に示したように、ヘッダ部５２の表面５２ａに形成された円柱状のリブ５２Ｃに対して、先端がテーパー状に切り欠かれた押圧ピンＯＰ２を用いて、押圧する。こうして、リブ５２ｃの先端側には、ヘッダ部５２の平面方向に広がる第１突片５２ｃ１が形成される。
【０１５７】
また、図３８に示したように、ヘッダ部５２の裏面５２ｄには、冷媒６０が流れる方向に延びる整流リブ５２ｅが形成されていても良い。この整流リブ５２ｅは、冷媒６０の流れを整えるものであり、ヘッダ部５２の裏面５２ｄに６個形成されている。３個の整流リブ５２ｅは、流入水路部５３Ａの流入孔ＲＮからピンフィン５１ｃに向けて放射状に延びるように形成されている。また、残り３個の整流リブ５２ｅは、流出水路部５３Ｂの流出孔ＲＳからピンフィン５１ｃに向けて放射状に延びるように形成されている。
【０１５８】
ところで、冷媒６０は一般的に直進状に進み易いため、図３８の一点鎖線で示した端部分ＨＢでは、図３８の一点鎖線で示した中央部分ＣＢに比べて、冷媒６０の流速が小さくなる。このため、端部分ＨＢでは、中央部分ＣＢに比べて、半導体素子２０によって生じた熱が冷え難くなる。こうして、半導体素子２０が局所的に過熱するという問題があった。
【０１５９】
そこで、上述したように、ヘッダ部５２の裏面５２ｄに整流リブ５２ｅを形成した場合には、冷媒６０が流出孔ＲＮから広がるように流れるとともに、流出孔ＲＳに集まるように流れる。これにより、端部分ＨＢと中央部分ＣＢとの間では、冷媒６０の流速差が小さくなり、半導体素子２０の冷え具合が均一になる。こうして、整流リブ５２ｅによって、半導体素子２０の局所的な過熱を防止することができる。また、ヘッダ部５２の裏面５２ｄに整流リブ５２ｅを形成するとともに、放熱部５１の裏面５１ｂにピンフィン５１ｃを形成するため、ヘッダ部５２の肉厚と放熱部５１の肉厚との差が小さくなる。従って、冷却ケース５０を鍛造によって成形し易くなる。
【０１６０】
また、第３実施形態では、図２４に示したように、放熱部５１の表面５１ａから窪んでいて内側に突出する第２突片５１ｄ１を有する凹部５１ｄを形成した。しかしながら、凹部５１ｄの形状は、上記したものに限定されるものではなく、適宜変更可能であり、例えば第２突片５１ｄ１を有していない円柱形状であっても良い。
【０１６１】
また、第４実施形態では、図２７に示したように、電力変換装置１Ｓを、３個の電力変換装置１Ｓ１，１Ｓ２，１Ｓ３を積層することによって構成した。しかしながら、電力変換装置を積層する数は、３個に限定されるものではなく、適宜変更可能であり、例えば２個又は４個であっても良い。
【０１６２】
また、縁部５４同士を溶接等で補強する代わりに、図３９に示したように、第１電力変換装置１Ｓ１のパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂４０と底蓋８１との間に、ゴムや板ばね等の第１弾性部材ＤＢ１を介装し、第３電力変換装置１Ｓ３のパワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０とハウジング８０との間に、ゴムや板ばね等の第２弾性部材ＤＢ２を介装して、電力変換装置１Ｕを構成しても良い。この電力変換装置１Ｕでは、更に、第１電力変換装置１Ｓ１のパワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０と、第２電力変換装置１Ｓ２のパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂４０との間（組付けられた一対のパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈと組付けられた一対のパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈとの間）には、第３弾性部材ＤＢ３が介装されているとともに、第２電力変換装置１Ｓ２のパワーモジュール１０Ｌの封止樹脂４０と、第３電力変換装置１Ｓ３のパワーモジュール１０Ｈの封止樹脂４０との間には、第３弾性部材ＤＢ３が介装されている。
【０１６３】
これにより、冷媒６０の圧力、Ｏリング７５の反力に対して、溶接等の補強を省いても、冷却ケース５０全体をバックアップすることができ、冷媒６０の漏れを防止することができる。即ち、ハウジング８０、底蓋８１、第１弾性部材ＤＢ１、第２弾性部材ＤＢ２で電力変換装置１Ｕ（冷却ケース５０）全体を補強することができ、冷媒６０の漏れを防止することができる。更に、この電力変換装置１Ｕでは、底蓋８１，ハウジング８０に作用する衝撃を弾性部材ＤＢ１，ＤＢ２で吸収することができ、衝撃に強い構造になる。また、組付けられたパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈの封止樹脂４０の間に生じる隙間を第３弾性部材ＤＢ３で埋めることで、電力変換装置１Ｕ全体が更に補強されている。
【０１６４】
また、図４０（Ａ）に示した電力変換装置１Ｋのように、半導体素子２０を覆う熱硬化性樹脂の封止樹脂４０Ｋが冷却ケース５０の端部５０ｔより外側に張り出していて、図４０（Ｂ）に示したように、冷却ケース５０の端部５０ｔには、放熱部５１の平面方向（特に、制御端子７１及びパワー端子７２が延びる方向）に延び、封止樹脂４０Ｋがくわえ込む第３突片５０ｔ１が形成されていても良い。この場合には、封止樹脂４０Ｋが第３突片５０ｔ１をくわえ込むため、封止樹脂４０Ｋと冷却ケース５０との接合強度を更に大きくすることができ、冷却ケース５０に必要とされる剛性を確保し易くなる。
【０１６５】
また、各実施形態において、電力変換装置のパワーモジュール１０Ｌ，１０Ｈに搭載される半導体素子２０（一対のＩＧＢＴ２０Ａとダイオード２０Ｂ）の数は、３個に限定されるものではなく、適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１，１Ｓ，１Ｋ          電力変換装置
１０Ｌ，１０Ｈ          パワーモジュール
２０                    半導体素子
３０                    絶縁部材
４０                    封止樹脂
５０                    冷却ケース
５０ｔ１                第３突片
５１                    放熱部
５１ｃ                  ピンフィン
５１ｄ                  凹部
５１ｄ１                第２突片
５２                    ヘッダ部
５２ｂ，５２ｃ          リブ
５２ｂ１，５２ｃ１      第１突片
５２ｅ                  整流リブ
５３Ａ                  流入水路部
５３Ｂ                  流出水路部
５４                    縁部
５４ａ                  組付け溝
６０                    冷媒
７１                    制御端子
７２                    パワー端子
７３，７４，７５        Ｏリング
８０                    ハウジング
８１                    底蓋
ＳＲ                    スリット
ＤＢ１                  第１弾性部材
ＤＢ２                  第２弾性部材
ＤＢ３                  第３弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３９】
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